高炉风口烧损的原因及对策研究

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1、http://www.gtjia.com高炉风口烧损的原因及对策研究杜屏，赵华涛，魏红超，田口整司(江苏省(沙钢)钢铁研究院，江苏省张家港市，215625)摘要：沙钢宏发炼铁厂3座2500m3高炉都曾存在风口烧损严重的问题，2008年共有259个风口烧损。分析风口烧损部位的微观结构和高炉操作与原料数据，发现导致风口大量烧损的主要原因有：宏发炼铁厂高炉的Zn负荷过高1．51kg／t，导致风口严重上翘；焦炭灰分偏高和热强度指标偏低导致风口前端死料柱透液性变差；风口前端冷却能力不足。通过降低高炉Zn负荷，更换上翘

2、风口；提高焦炭质量；改进风口设计，提高风口前端的冷却能力等措施，到2011年风口烧损数量减少了97％，风口使用寿命从3个月提高到目前的9个月以上。关键词：风口；烧损；Zn负荷；焦炭1前言沙钢宏发炼铁厂有3座2500m3，每个高炉配有28个风口。3座高炉都曾存在严重的风口烧损问题，2008年宏发炼铁厂3座高炉共有259个风口因烧损失效，站到更换风口的65％。风口频繁烧损导致风口寿命只有3个月，远低于国内外长寿型风口1年以上的使用寿命，严重影响高炉的正常操作，使宏发3座高炉的休风率高达1．58％，大多数非计划休

3、风用于更换破损风口。为此沙钢研究院开始研究宏发炼铁厂风口频繁烧损的原因，从风口前端烧损部位的微观分析、高炉Zn负荷、高炉原料质量与操作等方面着手分析风口烧损的原因。2风口烧损原因分析2．1烧损风口微观分析为了明确风口烧损的原因，我们从两个破损风口的烧损部位切下两个样品进行分析。一个是样品a，取自一个有熔蚀孔洞的破损风口前端的下缘。孔洞的形状显示出这是一个明显熔蚀破坏的风口。另一个是样品b，取自一个破损风口的前端上缘，这个破损风口没有熔蚀孔洞，但是风口表面有面积较大较深的蚀坑。图1显示样品a风口表面有一层铁出

4、现。风口表面的这层铁是熔蚀发生时，铁水浸蚀风口下缘造成的。样品b表面没有发现熔铁，靠近外表面处发现含有Co、Cr的金属块。这些Co、Cr的合金块分散嵌入基体铜中，这些靠近样品外表面的Co、Cr金属原本是样品表面的耐磨涂层，在铜熔化时被铜熔融包裹。因此，在破损风口前端上缘的这一区域曾经暴露于高温环境中，此高温环境是由铁水熔蚀以外的因素造成。a、b两个样品冷却水管内表面比较粗糙，并且表面有一层污垢。图2显示对a、b两个样品冷却水管道内壁垢层XRD分析的结果，通过图中的的衍射峰可知样品a表面主要有Cu、CuO、C

5、aCuP2、CaCO3。样品b内表面垢层的X射线衍射图显示b样品冷却水管内表面主要有Cu、CuO、Fe0.98O和C。样品a和b冷却水管内表面的垢层所含的化合物明显不同。样品a表面的垢层是冷却水中的矿物质形成的水垢。样品b表面的垢层是风口自身的Cu氧化造成的，由此可知b样品的冷却管内壁曾长时间暴露于高温环境中，引起水和内壁表面的Cu发生反应。http://www.gtjia.com以上分析结果显示，取自风口下端a样品的烧损是由于风口下端与铁水接触造成的烧损，由于宏发炼铁厂3座高炉均采用工业水冷却风口，风口冷

6、却壁表面因水质和冷却能力不足形成60—70µm的水垢层，进一步降低了风口的冷却能力。取自风口上端的b样品的烧损不是铁水熔蚀造成，主要是风口冷却能力不足，使得风口上端部分熔化造成的。以上两种风口的烧损是由于和铁水接触以及风口周围较高的环境温度产生的巨大热流引起的。需要改进风口加工质量，提高冷却水管内壁的光洁度、软化水质、改进风口设计，从而提高风口前端的冷却能力。2．2高炉风口上翘与原因分析2．2．1高炉风口上翘角度的测量宏发炼铁厂的风口均存在严重上翘的问题。为此我们专门设计了风口倾角测量装置，在高炉休风时对风

7、口的倾角进行测量，发现3座高炉的风口普遍存在风口中套和小套严重上翘的问题。根据图3显示的风口中套与风口小套上翘变形角度的关系图，可以看出风口小套的上翘变形是由于风口中套上翘变形引起的。图4显示风口小套上翘变形角度在2°～10°之间，平均约6°左右，而宏发炼铁厂风口的安装角度为5°，这意味着风口上翘变形后，风口几乎处于水平位置。风口上翘变形将使回旋区形状发生畸变，如图5所示[1]，当风口水平安装时，即风口角度为0°时，回旋区体积减小，风口前端底部的回旋区消失，极易使风口前端底部与渣铁接触，导致风口烧损，风口体

8、积的缩小也使整个口前端与高温炉料和渣铁接触的几率增加。http://www.gtjia.com风口上翘的原因是炉缸内的耐火砖尤其是风口附近的组合砖因碱金属和Zn蒸汽侵入砖体和砖缝中引起的膨胀[2-3]。由于高炉炉底由钢板固定，炉砖只能向上膨胀推动风口上翘。而且宏发炼铁厂高炉现场更换上翘风口时，发现风口附近的组合砖中有大量的液态和固态的Zn流出。这种现象在其它公司的Zn输入量超标的高炉上也经常出现。因此有必要对高炉